淺談紫峰技術在高職教學中的優(yōu)勢

黃煌孫茜俞玄

（安徽郵電職業(yè)技術學院計算機系，安徽 合肥 230031）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的不斷普及和發(fā)展，人們在對待生活、工作等方面對無線網(wǎng)絡技術提出了更多更新的要求，基于此，無線通信技術也在做不斷的探索和優(yōu)化，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領域，智慧家庭、智慧校園等領域的發(fā)展受無線通信技術的影響頗深，比較常見的通信技術有藍牙、紅外、ZiBbee技術、WiFi、4G、5G等。在學校開設的一些物聯(lián)網(wǎng)相關課程中，例如：智能家居技術與應用、無線傳感器網(wǎng)絡技術、智能家居系統(tǒng)應用與維護這些課程當中，其中一項涉及比較多的就是無線通信技術。當今成熟的技術比較多，結合課程和本校學生的特點，選擇一種或多種的通信技術非常重要。最近幾年課程組一直使用的是ZiBbee無線通信技術。為什么ZiBbee無線通信技術比較適合當前的教學，這將是本文接下來需要分析的地方。

1 高職學生的學習特點

對于文化課的學習，高職學生普遍主動性不是很高。學習的意愿的強烈程度受到情緒的很大影響。那么首先，在教學過程中，不能過多以說教勸學，適當即可；其次，教師應將重點放在如何提高學生對這門課的興趣上，只有學生本身的興趣上來了，他才愿意真真的花時間和精力去學習、去探索。對職業(yè)教育而言，實踐教學就是其閃光點，學生上實踐性課程的興趣顯著高于對理論課程的學習，所以，學校和教師應該策劃好實踐教學的內(nèi)容，來培養(yǎng)提高學生的整體學習興趣。

2 幾種通信技術概述

2.1 WiFi技術

WiFi可以把支持無線通信的電子設備終端通過無線方式連接起來。Wi-Fi是一個無線網(wǎng)絡通信技術的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有，目的是改善基于IEEE802.11標準的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品之間的互通性；使用IEEE 802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為Wi-Fi；WiFi在2.4 GHz或者5 G Hz的頻率下傳遞信息，然而，所有形式的無線通信必然要在功耗、范圍和帶寬之間權衡。因此，高數(shù)據(jù)速率的代價意味著WiFi將消耗大量的電力，并且它的范圍也較小。

雖然WiFi可以在高能耗和短距離的前提下傳速大量的數(shù)據(jù)，但當你同時使用成千上萬個傳感器的時候，WiFi可不是一個很好的選擇。因而，WiFi能夠很好地應用在交流電下工作的產(chǎn)品或應用中，這些產(chǎn)品或應用可以傳輸高帶寬數(shù)據(jù)。不過，無線的WiFi技術有一個特別大的缺陷就是網(wǎng)速的問題，當WiFi局域網(wǎng)網(wǎng)絡內(nèi)連接的終端數(shù)量比較少的時候則網(wǎng)速會比較的快，但是當網(wǎng)絡連接的終端數(shù)量比較多的情況下，它便會出現(xiàn)網(wǎng)速很慢的情況。除了局域網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)終端數(shù)量的影響之外，還有一個影響網(wǎng)速的因素就是終端設備距離WiFi信號發(fā)送端距離的遠近，即距離近的比距離遠的網(wǎng)速要快。

2.2 藍牙技術

當使用藍牙技術進行無線通信時，發(fā)送方和接收方的移動設備，能夠在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之外迅速傳輸圖像以及文件數(shù)據(jù)。利用藍牙技術直接在兩個設備間傳遞數(shù)據(jù)，可以有效地避免信息在傳遞過程中受到破壞，出現(xiàn)文件信息不全或者病毒破壞等現(xiàn)象。但是藍牙技術同時可以連接的終端要限制在10個以內(nèi)，再多的話會很大的影響通信質(zhì)量。

2.3 5G技術

從2G到5G，網(wǎng)速在飛速地提升的同時，溝通交流的方式也從人人之間的通信轉化到由人到網(wǎng)，再由網(wǎng)到物的萬物互連，構造了移動和連接的全數(shù)字化社會。

5G的業(yè)務重點是推出室內(nèi)通信業(yè)務，雖然該技術促使了移動傳統(tǒng)通信系統(tǒng)理念的發(fā)展，促使了室內(nèi)無線網(wǎng)絡覆蓋功用得到了進一步的提升，以及實現(xiàn)業(yè)務的完善和拓展，但是在教學領域，5G的使用需要支付一定的費用，因為它的無線通信需要借助運營商，所以需要交的費用并不低，并且需要持續(xù)的繳費。

2.4 ZiBbee技術的概述

ZiBbee協(xié)議是在IEEE802標準基礎上制定的局域網(wǎng)協(xié)議。ZiBbee通信技術有自己的特點，包括較低的成本、最遠幾十米的傳輸距離、與別的通信技術最大的區(qū)別是可以自組網(wǎng)。ZiBbee是個組合詞，是早期的研究者觀察研究了蜜蜂的八字舞，發(fā)現(xiàn)蜜蜂（Bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（Zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在位置信息，也就是說蜜蜂依靠了這樣的交流方式構成了蜂群中的特有的通信網(wǎng)絡。該通信網(wǎng)絡的特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率等。ZiBbee聯(lián)盟還研發(fā)出了，將其芯片嵌入各種電子設備中，比如智能兒童玩具、智能燈控、智能醫(yī)療等領域。

3 幾種技術在教學應用中的利弊分析比較

3.1 WiFi技術在教學中的應用分析

在教學中，學生除了要了解應用層的操作外，更重要的是能夠接觸到開發(fā)環(huán)境。基于高職學生的知識比較薄弱，在學習程序開發(fā)的時候有現(xiàn)成的源代碼比較容易接受。而WiFi智能產(chǎn)品的應用領域傾向于生活和社會，就算是應用于教學的WiFi產(chǎn)品也多傾向于應用層，不利于學生了解和學習底層開發(fā)，更何況WiFi產(chǎn)品價格普遍比較高且更新快，而學校的教學資源有限，若是購買，不僅學校每年要投入大量的資金，學生本身還要承擔一定的耗材費，超出了學校師生的能力范圍。其次，在同一個WiFi網(wǎng)絡下，終端連接在15個左右，再多會影響信號穩(wěn)定，而一個上課的班級人數(shù)在50人左右，不能滿足眾多學生同時的學習需求，明顯不利于教學。

3.2 藍牙技術在教學中的應用分析

藍牙與WiFi遇到問題有一部分相似。而WiFi智能產(chǎn)品的應用領域傾向于生活和社會，就算是應用于教學的WiFi產(chǎn)品多傾向于應用層，不利于學生學習底層開發(fā)，更何況WiFi產(chǎn)品價格還比較高，更新快，超出學校師生的能力范圍。其次，在同一個WiFi網(wǎng)絡下，終端連接在15個左右，再多會影響信號穩(wěn)定，而一個上課的班級人數(shù)在50人左右，明顯不利于教學。

相較而言，ZiBbee技術更加的簡單，所需要的費用也比較低，不過網(wǎng)速會比藍牙技術的慢得多。雖然藍牙的網(wǎng)速較快些，但是藍牙的發(fā)送端的傳輸速度更受傳輸距離的影響，即傳輸距離變長的話傳輸速度會逐漸變小，傳輸距離短的話，傳輸速度會相應的變快。在應用領域，ZiBbee技術在教學領域比較多，配套的技術及產(chǎn)品也比較成熟；在家居的智能化產(chǎn)品和游戲玩具中應用的也比較多；人們對ZiBbee技術的普及應用還有更多的想法，希望能夠在更多的領域應用ZiBbee技術。

3.3 ZiBbee技術在教學中的優(yōu)勢分析

首先，ZiBbee技術并不落后，它在生活中的應用還是比較多。其次，在學校教學中，它提供的軟件和硬件設備比較齊全。為高校的提供學習平臺是IAR+ZStack 2007 PRO，在Win7、Win10系統(tǒng)上均可以成功安裝。現(xiàn)在很多學生的電腦都是Win10或者Win11系統(tǒng)，可以在學生自己的電腦上安裝軟件，這是取得學生認同的第一步。從學生的角度來看，基于IAR的ZiBbee開發(fā)一大優(yōu)勢就是可以直接使用TI聯(lián)盟提供的安裝包協(xié)議棧Z-Stack進行App的二次開發(fā)，學生只需要了解并會調(diào)用API接口函數(shù)就可以了。同時，它還提供幾個開發(fā)成功的代碼例子，程序是開源的，同學們在做的時候能夠輕松地做出來同時還可以了解什么代碼在起作用，這既降低了學習的難度，又增加了學生學習的興趣。

TI聯(lián)盟還開發(fā)出了配套的硬件設備。芯片是TI公司的CC2530，一套設備在網(wǎng)上售價在200元左右。實踐課按小組進行實操，4個人為一組就可以分到一套設備，每位同學都可以親身體驗下無線通信的樂趣。比如剛接觸ZiBbee模塊時，可以增加一個點燈實驗讓學生直接的感受開發(fā)程序在硬件上的演示結果；整個點燈項目的開發(fā)過程也很簡單，即按照給的說明建立相應的工程，在工程里寫入點燈的代碼（用C語言寫的，即使沒學過C語言的學生，也很容易理解），選擇合適的開發(fā)環(huán)境（Texas Instruments驅動，CC2530F256型號的單片機），然后make一下觀察程序是否運行成功，若是程序有問題，在IAR開發(fā)界面的下端就會出現(xiàn)錯誤和警告提示，同學們可以根據(jù)提示進一步修改程序，直到?jīng)]有錯誤提示為止（所以不用擔心程序出現(xiàn)問題），這時候就可以將代碼通過電腦下載運行到CC2530板子里（ZiBbee實驗盒子里提供了專門的下載線，可以通過USB接口連接到電腦上），實現(xiàn)點燈效果（板子上有3個自由燈，即LED1、LED2、LED3）。初接觸ZiBbee知識點，可以先點亮一個燈，隨著認識和興趣的加深，可以試著點亮2到3個LED燈。這是一個燈控的基礎實驗，ZiBbee TI協(xié)議棧還可以做出其他無線檢測傳輸實驗，如溫度、濕度、氣敏等無線實驗，雖然無線實驗相對燈控實驗難多了，但是TI也從學生的角度考慮了這個問題，將基本的傳輸框架搭建好了，只需在App層按照自己的思路進行二次開發(fā)就可以，大大降低了編程理解的難度。在學習ZiBbee通信技術的過程中，感興趣的同學還可以在課下自行在網(wǎng)上購買設備（網(wǎng)上能買到，價格也不貴），發(fā)散思維，設計出新的程序開發(fā)和實驗結果，提升自己技能。最重要的是ZiBbee CC2530設備它是可以循環(huán)利用的，不受運營商的限制，也就是說不需要額外購買流量卡，降低了教學成本，不會給學生增加更多的耗材費用。而基于5G開發(fā)的無線通信設備需要每年向運營商交一定的手機卡費用，對于學生來說成本比較高，不利于教學。當然，ZiBbee技術并不是完美無缺的，模塊接口較容易損壞，IAR在做二次開發(fā)時可以進行修改的地方不多，有時候做實驗的時候時信號也會串號等。

4 結語

每種技術都有自己的生存優(yōu)勢，根據(jù)領域不同，選取最合適的才是最重要的。與其他無線通信技術相比較，ZiBbee技術有開源的代碼，可以進行二次開發(fā)，軟硬件可以重復利用，價格較便宜等優(yōu)勢，有利于學生近距離的感受程序的底層開發(fā)到應用層的過程，從而激發(fā)學生學習無線通信技術的興趣，開拓他們的視野，為他們今后的學習就業(yè)開拓一個新的方向。